BAB I

Studi Kelayakan dan Desain Rinci PLTM. Karai 01

BAB III

BANJIR RANCANGAN

3.1. UMUM

Penentuan debit banjir rencana untuk perencanaan bangunan penunjang PLTM adalah dengan menggunakan data pengamatan debit banjir maksimum tahunan jangka panjang pada masing-masing sungai, karena melalui pengamatan debit banjir jangka panjang selain dapat dihitung besarnya debit banjir rencana juga dapat diketahui karakteristik banjirnya.

Karena pada lokasi rencana PLTM Karai 01 tidak terdapat data pengamatan debit yang lengkap, maka untuk perhitungan debit banjir rencana pada studi ini digunakan analisa hujan rencana yang ditransformasikan ke dalam hidrograf sintetis Nakayasu.

3.2 HUJAN RENCANA

Hujan rencana adalah besarnya curah hujan terbesar yang terjadi pada periode ulang tertentu dengan suatu peluang tertentu pula. Metode analisa hujan rencana tersebut pemilihan analisanya tergantung dari kesesuaian dari data parameter dasar statistik yang bersangkutan atau dapat pula dipilih berdasarkan pertimbangan teknis lainnya.

Curah hujan Maksimum disajikan pada Tabel III - 1 sebagai berikut :

Tabel III - 1 CURAH HUJAN HARIAN MAKSIMUM

PLTM KARAI 01 (1978 2007)

3.2.1 Pemilihan Metode Perhitungan Hujan Rencana

Pada daerah studi, pemilihan metode perhitungan hujan rencana ditetapkan berdasarkan parameter dasar statistiknya.

Berdasarkan data curah hujan harian maksimum PLTM Karai 01, besarnya Cs = 0.125, Ck = 2.672, dan Cv = 0.203, maka metode yang digunakan untuk menghitung besarnya curah hujan rancangan sesuai dengan persyaratan adalah Log Pearson Type III dan Iwai Kadoya, seperti pada tabel berikut :

Tabel III 2 Syarat Pengujian Untuk Penggunaan Analisa Frekuensi

a. Metode Log Pearson Type III

Parameter-parameter statistik yang diperlukan oleh distribusi Log Pearson type III adalah harga rata-rata, standart deviasi dan koefisien kepencengan.

Persamaan distribusi Log Pearson Type III, adalah sebagai berikut:

- Mengubah data hujan sebanyak n buah X1, X2, ...Xi menjadi log X1, X2, ...log Xi

Menghitung nilai parameter-parameter:

Rata-rata:

Standar Deviasi :

Koefisien Skewness :

dimana

Log =nilai rata-rata

Log Xi=nilai varian ke I

n =banyaknya data

Sd=standar deviasi

Cs=koeffisien Skewness

Sehingga nilai X bagi setiap tingkat probabilitas dapat dihitung dari persamaan :

Log Xt = log + G . ( Sd )

Harga-harga G dapat diambil dari tabel hubungan antara koeffisien skewness dengan kala ulang. Nilai Xt didapat dari anti log dari log X.

Adapun perhitungan parameter dasar statistik hujan harian maksimum Karai 01 dengan Metode Log Pearson dapat dilihat pada Tabel III-3 dan Tabel III-4 sebagai berikut :

Tabel III 3

Analisis Hujan Rancangan Metode Log Pearson III

Tabel III 4

Hujan Rancangan Metode Log Pearson III

b. Metode Iwai Kadoya

Proses Perhitungan cara Iwai sebagai berikut :

( = c . log

dimana :

( =faktor frekuensi

c= faktor Iwai

Xo= rerata dari log (Xi + b)

Harga perkiraan pertama dari Xo

Log Xo = 1/n . ( log Xi

b = 1/m . ( bi

m = n/10

bi =

dimana :

Xs= harga pengamatan dengan nomor urut (m) dari yang terbesar

Xt= harga pengamatan dengan nomor urut (m) dari yang terkecil

N= banyaknya data

Kadang-kadang jika harga b sangat kecil, maka untuk mempermudah perhitungan dapat diambil 0. Curah hujan yang mungkin (probable Rainfall) dapat dihitung sebagai berikut :

Log (x + b) = log (Xo + b) + (1/c) . (dimana :

= faktor frekuensi

Hasil perhitungan curah hujan rancangan metode Iwai seperti terlihat pada Tabel III 5 sampai Tabel III - 7 sebagai berikut :

Tabel III 5

Analisis Hujan Rancangan Metode Iwai Kadoya

Tabel III 6

Perhitungan Konstanta b Metode Iwai

Tabel III 7

Hujan Rancangan Meode Iwai

3.2.2 Uji Kesesuaian Distribusi frekuensi

Uji Chi kuadrat

Persamaan yang digunakan adalah sebagai berikut :

dimana :

EF = n/K

Jumlah kelas distribusi dihitung dengan persamaan seperti :

K = 1 + 3,22 log n

dimana :OF=nilai yang diamati (observed frequency)

EF =nilai yang diharapkan (expected frequency)

K =jumlah kelas distribusi

n = banyaknya data

Uji Smirnov - Kolmogorov

Uji dilakukan dengan persamaan Weilbull dan Gumbel (Sri Harto, 1983:179) :

P =

dengan :

P= Probabilitas (%)

m= Nomor urut data

n= Jumlah data

Hasil perhitungan dari uji Chi Square dan uji Smirnov Kolmogorov seperti terlihat pada Tabel III - 8 dan Tabel III 11 berikut ini :

Tabel III 8

Probabilitas Curah Hujan Metode Log Pearson III

Tabel III 9

Perhitungan Chi Square Test, Metode Log Pearson III

Tabel III 10

Probabilitas Curah Hujan Metode Iwai Kadoya

Tabel III 11

Perhitungan Chi Square Test, Metode Iwai Kadoya

Tabel III 12

Rekapitulasi Hasil Perhitungan Curah Hujan Rancangan

Dari kedua metode tersebut distribusi yang dipakai dan sesuai adalah Distribusi Log Pearson III yang selanjutnya dipakai dalam perhitungan perencanaan.

3.3 Distribusi Hujan Jam-jaman

Hasil pengamatan di Indonesia hujan terpusat tidak lebih dari 7 (tujuh) jam, maka dalam perhitungan ini diasumsikan hujan terpusat maksimum adalah 6 (enam) jam sehari. Sebaran hujan jam-jaman dihitung dengan menggunakan rumus Mononobe, yaitu :

dengan :

Rt =intensitas hujan rerata dala T jam (%)

R24 = curah hujan efektif dalam 1 (satu) hari

t= waktu konsentrasi hujan = 6 (enam) jam

T = waktu mulai hujan

3.3.1 Distribusi Hujan Jam-jamam Model Mononobe

Rumus yang digunakan pada Model Mononobe adalah :

dimana:

RT=intensitas hujan rata-rata dlam T jam (mm/jam)

R24=curah hujan efektif dalam 1 hari (mm)

T=waktu mulai hujan (jam)

t=waktu konsentrasi hujan

Untuk Indonesia rata-rata t = 6 jam, maka :

T=1 jam;

T=2 jam;

T=3 jam;

T=4 jam;

T=5 jam;

T=6 jam;

3.3.2 Nisbah Hujan Jam-jaman

Berdasarkan persentase kejadian hujan terpusat diatas, maka dilakukan distribusi hujan pada setiap jam kejadian hujan tersebut terhadap curah hujan efektif 1 (satu) hari (R24). Pendekatan persamaan tersebut adalah :

dengan :

Rt = persentase intensitas hujan rerata dalam t jam

Rt-1 = persentase intensitas hujan rerata dalam (t-1) jam

Dari data hujan harian maksimum tahunan yang telah diproses untuk mendapatkan besarnya curah hujan rancangan, maka untuk mendapatkan curah hujan netto harus dikalikan dengan nilai koefisien pengaliran C. Berdasarkan hasil perhitungan nisbah hujan jam-jaman diatas, maka dari curah hujan rancangan tersebut didapatkan hujan netto jam-jaman.

dengan :

Rn= hujan netto (mm/hari)

C = koefisien pengaliran

R = curah hujan harian maksimu rancangan (mm/hari)

Perhitungan sebaran hujan jam-jaman adalah sebagai berikut :

t=1 jam

t=2 jam

t=3 jam

t=4 jam

t=5 jam

t=6 jam

Perhitungan secara lengkap distribusi curah hujan jam-jaman ini dapat dilihat pada Tabel III 13 sebagai berikut :

Tabel III 13

Distribusi Curah Hujan Jam-jaman

3.3.3 Koefisien Pengaliran

Koefisien limpasan/pengaliran adalah variabel untuk menentukan besarnya limpasan permukaan tersebut dimana penentuannya didasarkan pada kondisi daerah pengaliran dan karakteristik hujan yang jatuh di daerah tersebut.

Koefisien pengaliran seperti yang disajikan pada tabel berikut, didasarkan pada suatu pertimbangan bahwa koefisien pengaliran sangat tergantung pada faktor-faktor fisik .

Koefisien pengaliran tersebut adalah sebagai berikut :

Kondisi DAS

Angka Pengaliran

Pegunungan curam0.75 - 0.90

Pegunungan tersier0.70 - 0.80

Tanah bergelombang dan hutan0.50 - 0.75

Dataran pertanian0.45 - 0.60

Persawahan yang diairi0.70 - 0.80

Sungai di pegunungan0.75 - 0.85

Sungai di dataran0.45 - 0.75

Sungai besar yang sebagian alirannya

Berada di dataran rendah0.50 - 0.75

Sumber : Suyono Sosrsodarsono, (1980)

Tabel III 14

Distribusi Curah Hujan Jam-jam

3.4 Hidrograf Banjir

Karena tidak tersedianya data banjir di lokasi PLTA, maka untuk perhitungan hidrograf banjir digunakan hidrograf satuan sintetik. Dalam studi ini dilakukan perhitungan hidrograf banjir metode hidrograf satuan sintetik Nakayasu.

Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu

Penggunaan metode ini, memerlukan beberapa karakteristik parameter daerah alirannya, seperti :

1. Tenggang waktu dari permulaan hujan sampai puncak hidrograf (time of peak)

2. Tenggang waktu dari titik berat hujan sampai titik berat hidrograf (time lag)

3. Tenggang waktu hidrograf (time base of hydrograph)

4. Luas daerah aliran sungai

5. Panjang alur sungai utama terpanjang (length of the longest channel)

6. Koefisien pengaliran.

Rumus dari hidrograf satuan Nakayasu adalah :

Dengan :

Qp=Debit puncak banjir (m3/det)

Ro=Hujan satuan (mm)

Tp=Tenggang waktu dari permulaan hujan sampai puncak banjir (jam)

T0,3= Waktu yang diperlukan oleh penurunan debit, dari puncak sampai 30% dari debit puncak

A=Luas daerah pengaliran sampai outlet

C=Koefisien pengaliran

Untuk menentukan Tp dan T0,3 digunakan pendekatan rumus sebagai berikut :

Tp =tg + 0,8 trT0,3 =( tg

tr=0,5 tg sampai tg

dengan :

tg adalah time lag yaitu waktu antara hujan sampai debit puncak banjir (jam). Tg dihitung dengan ketentuan sebagai berikut :

Sungai dengan panjang alur L(15 km : tg = 0,4 + 0,058 L

Sungai dengan panjang alur L(15 km : tg =0,21 L0,7

tr=Satuan Waktu hujan (jam)

(=Parameter hidrograf, untuk

( = 2 =>Pada daerah pengaliran biasa

( = 1,5 => Pada bagian naik hydrograf lambat, dan turun cepat

( = 3 =>Pada bagian naik hydrograf cepat, turun lambat

1.Pada waktu naik : 0 < t < Tp

dimana,

Q(t)= Limpasan sebelum mencari debit puncak (m3)

t= Waktu (jam)

2. Pada kurva turun (decreasing curve)

a.Selang nilai : 0 ( t ( (Tp+T0,3)

b.Selang nilai : (Tp + T0,3) ( t ( (Tp + T0,3 + 1,5 T0,3)

c.Selang nilai : t > (Tp + T0,3 + 1,5 T0,3)

Rumus tersebut diatas merupakan rumus empiris, maka penerapannya terhadap suatu daerah aliran harus didahului dengan suatu pemilihan parameter-parameter yang sesuai yaitu Tp dan (, dan pola distribusi hujan agar didapatkan suatu pola hidrograf yang sesuai dengan hidrograf banjir yang diamati.

Perhitungan Unit Hidrograf Nakayasu, daerah aliran sungai dan bentuk unit hidrografnya dapat dilihat pada Tabel III 15 dan Gambar 3.1.

Hidrograf banjir dihitung dengan persamaan sebagai berikut :

dimana :

Qk =Debit Banjir pada jam ke k

Ui =Ordinat hidrograf satuan (I = 1, 2, 3 ... .n)

Pn =Hujan netto dalam waktu yang berurutan (n = 1,2,..n)

Bf =Aliran dasar (base flow)

Rekapitulasi hasil perhitungan debit banjir rencana dengan metode ini dapat dilihat secara lengkap untuk masing-masing kala ulang pada Tabel III 16 dan Gambar 3.2.

Tabel III 15

Perhitungan Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu

Tabel III 16

Rekapitulasi Debit Banjir Rancangan Metode Nakayasu

EMBED Equation.3

Laporan Hidrologi

III - 12

_1119595017.unknown

_1127722344.unknown

_1206434290.unknown

_1206434319.unknown

_1206434331.unknown

_1287781693.unknown

_1206434326.unknown

_1206434304.unknown

_1127722399.unknown

_1120890277.unknown

_1123046720.unknown

_1120890276.unknown

_1119595299.unknown

_1119594954.unknown

_1119594984.unknown

_1119594999.unknown

_1119594969.unknown

_1117729359.unknown

_1119594605.unknown

_1119594857.unknown

_1117799452.unknown

_1028469597.doc

Q

p

_1033798111.doc

Q

Qp

t

t

Tp

T

(

)

(

)

.

,

,

0

3

0

3

_1117728749.unknown

_1033798110.doc

Q

Qp

p

t

t

(

)

(

,

)

,

,

,

,

0

3

0

3

0

3

0

5

1

5

T

T

T

_1033798109.doc

Q

Qp

p

t

t

(

)

(

,

)

,

,

,

,

0

3

0

3

0

3

1

5

2

0

T

T

T

_968242762.dwg